CN101381809B - 钒钛磁铁矿烧结矿的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钒钛磁铁矿烧结矿的制备方法，属于钒冶炼技术领域。本发明烧结矿的制备方法烧结速度快、转鼓强度高，具体为：a、称取钒钛磁铁精矿51～57份、矿粉A 15～19份、矿粉B 4～6份、矿粉C 6～8份和焦粉4.5～6份制成混合料；b、取石灰石4～6份、生石灰1.5～5.5份和50％重量步骤a所述混合料混合均匀，造球；c、取生石灰1.5～5.5份和50％重量步骤a所述混合料混合均匀，步骤b制得的球团放入其中滚动造球；d、烧结步骤c制得的球团，自然冷却后即得。制得的烧结矿质量得到显著改善，高炉冶炼时可加快制粒颗粒表层燃料速度，降低固体燃耗。
Description
技术领域
本发明涉及钒钛磁铁矿烧结矿的制备方法，属于钒冶炼技术领域。
背景技术
碱度是烧结矿最重要的质量特征之一，直接影响到烧结矿的成品率和质量。众所周知，烧结矿的碱度是根据高炉冶炼对炉渣性状的要求和对铁矿石炉料化学成份的要求来确定的。在选择烧结矿碱度时，应尽量减少生溶剂的入炉量，然而这样做往往与对烧结矿质量的要求相矛盾。
高炉的目前炉料结构为“高碱度(2.2左右)烧结矿+天然块矿+酸性球团矿”。随着球团矿比例的提高，烧结熔剂量增加，由于熔剂特别是活性灰及生石灰的加入方式对混合料制粒、烧结矿强度影响较大，熔剂一次性加的制粒效果不好。
纯钒钛磁铁精矿烧结中存在烧结矿强度指标不好，烧结矿粒度组成差，入炉粉末较多等具体实际，制约了高炉冶炼强度的进一步提高。因此，急需改进烧结矿生产方法，改善烧结矿质量，才能满足高炉生产需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种烧结速度快、转鼓强度高的钒钛磁铁矿烧结矿的制备方法。通过在钒钛磁铁矿中配加部分普通矿粉来调节烧结矿品位和改善制粒效果，并在制球团时分批次加入熔剂，生产外高、内低双层碱度烧结矿，提高烧结矿强度，在满足高炉冶炼的前提下，改善烧结矿质量。
本发明钒钛磁铁矿烧结矿的制备方法包括下列步骤：
a、称取钒钛磁铁精矿51～57份、矿粉A 15～19份、矿粉B 4～6份、矿粉C 6～8份和焦粉4.5～6份制成混合料；
b、取石灰石4～6份、生石灰1.5～5.5份和50％重量步骤a所述混合料混合均匀，造球；
c、取生石灰1.5～5.5份和50％重量步骤a所述混合料混合均匀，步骤b制得的球团放入其中滚动造球；
d、烧结步骤c制得的球团，自然冷却后即得。
优选的，原料配比为：步骤a混合料配比为钒钛磁铁精矿54份、矿粉A 17份、矿粉B 5份、矿粉C 7份和焦粉5.3份；步骤b石灰石为5份；步骤b和c生石灰用量总和为7份。
进一步的，步骤a混合料粉碎至粒度小于3mm的颗粒占总重量的80～85％。
生石灰使用前以生石灰∶水＝2∶1的重量比加水消化。
步骤d点火时间2min，点火负压：600mmH2O，烧结负压：1200mmH2O。
所述矿粉A是一种印度进口的高品位赤铁矿，其SiO2、Al2O3、S、p含量低，粒度细(平均粒度2.17mm)，-1mm粒级含量高，烧损低，单烧值较高。所述矿粉B、矿粉C为攀枝花地区生产的矿粉，性质见表1：
表1
本发明的有益效果是：
1、在钒钛磁铁精矿中添加不同性质的矿粉后，矿粉A的Al2O3含量低，结晶水含量低，烧损小，烧结矿结构相对致密，有利于降低烧结矿低温还原粉化率。
2、采取生石灰分两个批次添加后，垂直烧结速度得到了明显改善。这是因为球团外层生石灰中的CaO含量较高，对燃料的燃烧有催化作用，可加快制粒颗粒表层燃料速度，增加垂直烧结速度；另外，粒度细微的消石灰颗粒比粒度较粗的石灰石颗粒更容易生产低熔点化合物，液相流动性好，凝结快，可以降低燃料用量和燃烧带阻力。
3、生石灰粒度很细，亲水性强，有粘性，粘附在颗粒表面上对燃料的燃烧有催化作用，因此本发明方法将球团外层生石灰量加大，可加快制粒颗粒表层燃料速度，降低固体燃耗。
4、试验表明本发明方法将生石灰大量粘附在球团表面，使得小球表面碱度比内部碱度相对提高，有利于小球表面生成更多的铁酸钙，从而提高原料成球性能，改善烧结矿质量。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的阐述。实施例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。
实施例1钒钛磁铁矿球团的制备
钒钛磁铁矿球团的制备采用圆盘造球、圆筒外滚余料的方式制备双碱度球团，试验步骤为：配料-人工混料-圆盘造球-圆筒外滚余料。
试验原料
实施例中采用的各原料主要成分见表2：
表2单位：重量百分比(％)
| 成分 | 钒钛磁铁精矿 | 矿粉C | 矿粉A | 矿粉B | 石灰石 | 生石灰 | 焦粉 |
| TFe | 54.30 | 50.50 | 63.21 | 59.40 | 0.56 | 0.35 | 0.50 |
| CaO | 0.90 | 0.00 | 0.00 | 3.13 | 52.73 | 86.10 | 1.15 |
| SiO<sub>2</sub> | 3.25 | 13.00 | 3.10 | 7.52 | 1.81 | 1.60 | 9.80 |
| 水分 | 11.8 | 5.6 | 7.00 | 7.00 | 2.30 | 0.00 | 8.00 |
本实施例制备了1个对比例和4个试验例，原料配比均相同，如下所示：
1、钒钛磁铁精矿54公斤、矿粉A 17公斤、矿粉B 5公斤、矿粉C 7公斤、焦粉5.3公斤制成混合料；
2、石灰石5公斤；
3、生石灰7公斤，加3.5公斤水消化4min。
二、球团的制备
混合料和消化后的生石灰分两批次使用，原料的分加方式见表3：
表3单位：重量百分比(％)
对比例及各试验例烧结矿的制备分别按照表3所示的一批次原料用量配好第一次用料，补充加水后经机械拌匀6min，再装入圆盘造球机造球。
按照表3所示的二批次原料用量配好第二次用料，补充加水后，经机械拌匀6min，装入φ600×1200mm的圆筒混合机(混合机转速为16.77rpm)内将上述制得的球团放入其中滚动造球，分别制得1种对比例球团和3种试验例双碱度球团。
实施例2烧结矿的制备
在4个φ250×750mm烧结杯中分别铺入实施例1制得的4种球团，底料粒度10～20mm，铺底料厚度20mm。烧结条件为：点火时间2min，点火负压：600mmH2O，烧结负压：1200mmH2O。
烧结矿烧好后倒出，进行自然冷却，经2米高落下两次，进行筛分，+10mm粒级含量计成品率，10～40mm粒级取7.5kg进行1/2ISO转鼓，最后用6.3mm和0.5mm标准筛进行筛分，+6.3mm粒级含量计转鼓指数，-0.5mm粒级含量计抗磨指数。
对比例及各试验例烧结矿的粒度组成、堆比重、水分等数据见表4：
表4
堆比：混合料的密度；Dcp：平均粒度；
收缩：物料经过高温焙烧后体积变小而收缩的量。
对比例及各试验例烧结矿成品率、转鼓强度、抗磨指数、粒度组成等性质见表5，烧结矿转鼓指数测定采用1/2ISO转鼓机，按GB8209/87进行。烧结饼自2m高处落下两次，取＞10mm粒级的百分数为成品率。
表5
| 项目 | 垂直烧结速度mm/min | 利用系数t/m<sup>2</sup>·h | 成品率(+10mm)/％ | 转鼓强度+6.3mm％ | 抗磨指数-0.5mm％ | 平均粒径mm |
| 对比例 | 27.51 | 2.338 | 70.93 | 53.00 | 5.57 | 23.16 |
| 试验例1 | 28.19 | 2.279 | 67.81 | 54.34 | 5.17 | 23.90 |
| 试验例2 | 28.37 | 2.321 | 68.16 | 54.67 | 4.94 | 24.07 |
| 试验例3 | 27.73 | 2.309 | 69.48 | 55.00 | 5.14 | 23.84 |
取对比例和各试验例烧结矿样化验烧结矿成分，试验结果见表6：
表6 单位：重量百分比(％)
| 项目 | TFe | FeO | SiO<sub>2</sub> | CaO | Ro |
| 对比例 | 49.29 | 8.22 | 5.05 | 11.75 | 2.33 |
| 试验例1 | 49.20 | 8.08 | 5.09 | 11.81 | 2.32 |
| 试验例2 | 49.22 | 8.75 | 4.91 | 11.40 | 2.32 |
| 试验例3 | 49.29 | 8.61 | 4.88 | 11.32 | 2.32 |
从表4、表5、表6可见，与对比例相比，试验例生石灰分批次加入造球后球团的垂直烧结速度均不同程度的提高，其中试验例2即生石灰二批次加入50％的垂直烧结速度最高，为28.37mm/min；随着二批次生石灰加入比例的增加，烧结矿转鼓强度得到逐步提高，较对比例分别上升了1.34、1.67、2个百分点。
各试验例随着二批次生石灰加入量的增加，烧结矿转鼓强度得到逐步提高。其原因为：一是生石灰粒度很细，亲水性强，有粘性，分加后可以进一步改善制粒混合料的成球性能；二是生石灰的比表面积很大，可以吸附混合料制粒后颗粒表面多余的水份，且其持有水份能力强，受热时水份蒸发不十分强烈，制粒颗粒的热稳定性好；三是生石灰分加比例提高后，小球表面碱度比内部碱度也逐步提高，因此，生石灰分加有利于小球表面生成更多的铁酸钙，烧结矿质量得到显著改善。
各试验例烧结矿成品率、利用系数指标较对比例均有不同程度的下降，其主要原因是由于垂直烧结速度上升较多，缩短了烧结时间，恶化了烧结成矿条件所致。烧结矿成品率下降引起其烧结利用系数也随之降低。
从表6可见，试验例2、3烧结矿成份中FeO指标均有所上升，分别上升了0.53、0.39个百分点。表明生石灰二批次加入量为50％、75％两个阶段，固体燃耗均有明显降低。
实施例3烧结矿岩相结果及分析
实施例1中制得的试验例2和对比例烧结矿的岩相组成进行检测，烧结矿主要物相及其含量对比情况见表7：
表7 单位：％
| 岩相 | 对比例 | 试验例2 |
| 钛赤铁矿 | 30～31 | 32～35 |
| 钛磁铁矿 | 23～27 | 20～22 |
| 铁酸盐相 | 27～30 | 30～32 |
| 钙钛矿 | 1.3～1.6 | 0.8～1.0 |
| 钛榴石 | 未见 | 未见 |
| 磁黄铁矿 | 未见 | 未见 |
| 游离CaO | 0.4～0.7 | 0.4～0.6 |
| 玻璃相 | 1～1.5 | 1.5～2 |
| 硅酸盐相总量 | 10.5～15 | 10～12.7 |
从表7可见：试验例2和对比例烧结矿样相比，铁酸盐相增加2～3％，钛赤铁矿增加2～4％，游离CaO小幅度降低、钙钛矿降低0.5～0.6个百分点；磁黄铁矿、钛榴石含量均未见；烧结矿的玻璃质小幅度上升。
从烧结矿的宏观结构看，对比例的烧结矿主要是多孔厚壁结构，较致密、易碎、孔隙较多，未见残余石灰白点。
试验例2的烧结矿较致密、易碎、孔隙较多，以多孔厚壁结构为主，未见残余石灰白点，孔隙和显气孔较多，易于铁酸盐相的形成。
从微观结构看，对比例烧结矿样以钛赤铁矿为主，次为铁酸钙盐相及钛磁铁矿。均未见磁黄铁矿、钛榴石。钛赤铁矿仍以大、小不等的粒状结构为主，在残余富矿粉颗粒中为连晶结构，而弥散在铁酸盐相中的则为大的颗粒状结构，以成片聚集分布者，以小的颗粒状结构为主。钛磁铁矿多呈半自形晶，它形粒状，部分以独立相存在，多数与铁酸盐相形成部分熔蚀结构为主，部分形成完全熔蚀结构。铁酸盐以大、小粒状结构为主，其次是柱状结构，少许为针状结构。硅酸盐相为不规则粒状，填充在钛赤铁矿、或者钛磁铁矿的间隙中，部分在铁酸盐相聚集区中。
试验例2烧结矿样中，以钛赤铁矿为主，次为铁酸钙盐相及钛磁铁矿。磁黄铁矿、钛榴石含量均未见。在同一矿样中的物相分布较均匀，大部分区间被铁酸盐相所胶结，但有的矿样则以硅酸盐胶结为主。钛赤铁矿以大、小不等的粒状结构为主，而弥散在铁酸盐相中的则为大的颗粒状结构，以成片聚集分布者，则以小的颗粒状结构为主。钛磁铁矿多呈半自形晶，它形粒状为主，部分以独立相存在，多数与铁酸盐相形成完全熔蚀结构为主。铁酸盐以大、小粒状结构为主，其次是柱状结构，少许为针状结构。硅酸盐相为不规则粒状，填充在钛赤铁矿、或者钛磁铁矿的间隙中，部分在铁酸盐相聚集区中。残余富矿粉颗粒在多孔结构烧结矿中难见，在致密烧结矿中偶见。
试验例2烧结矿主要物相及其含量表明：采取生石灰分二批次分加后，由于生石灰粒度很细、亲水性强、粘性高等特性，分加后可以进一步改善混合原料的成球性能；生石灰粘附在球团表面，使得小球表面碱度比内部碱度相对提高，有利于球团表面生成更多的铁酸钙，从而改善烧结矿质量。
上述对比试验证明采用本发明方法制成的钒钛磁铁精矿烧结矿强度高，制粒效果好、入炉粉末少，能够很好的满足高炉冶炼的生产需求。
Claims (5)
1.钒钛磁铁矿烧结矿的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：
a、称取钒钛磁铁精矿51～57份、矿粉A15～19份、矿粉B4～6份、矿粉C6～8份和焦粉4.5～6份制成混合料；
b、取石灰石4～6份、生石灰1.5～5.5份和50％重量步骤a所述混合料混合均匀，造球；
c、取生石灰1.5～5.5份和50％重量步骤a所述混合料混合均匀，步骤b制得的球团放入其中滚动造球；
d、烧结步骤c制得的球团，自然冷却后即得；
其中所述矿粉A、矿粉B、矿粉C的化学成分如下：
矿粉A：TFe 60.22～65.92％，FeO 0.65～0.71％，SiO2 2.91～3.34％，Al2O3 1.91～1.99％，H2O6.80～7.20％，Ig1.86～1.97％；
矿粉B：TFe57.36～61.25％，FeO 22.02～24.18％，SiO2 6.94～7.68％，Al2O3 1.87～2.29％，MgO1.71～1.94％，H2O 6.76～7.32％，Ig 2.60～3.02％；
矿粉C：TFe 47.51～51.23％，FeO 2.37～2.73％，SiO2 13.49～16.75％，Al2O33.88～4.31％，MgO 0.93～1.05％，H2O 5.27～6.05％，Ig 3.20～3.61％。
2.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿烧结矿的制备方法，其特征在于：步骤a混合料配比为钒钛磁铁精矿54份、矿粉A17份、矿粉B5份、矿粉C7份和焦粉5.3份；步骤b石灰石为5份；步骤b和步骤c生石灰用量总和为7份。
3.根据权利要求1或2所述的钒钛磁铁矿烧结矿的制备方法，其特征在于：步骤a混合料粉碎至粒度小于3mm的颗粒占总重量的80～85％。
4.根据权利要求1或2所述的钒钛磁铁矿烧结矿的制备方法，其特征在于：生石灰使用前以生石灰∶水＝2∶1的重量比加水消化。
5.根据权利要求1或2所述的钒钛磁铁矿烧结矿的制备方法，其特征在于：步骤d点火时间2min，点火负压：600mmH2O，烧结负压：1200mmH2O。
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